JP2007287796A - ウェーハの加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】保護テープの粘着剤がデバイス領域に溶融固化するといった不都合が生じることのないウェーハの加工方法を提供する。
【解決手段】複数の半導体チップ３が形成されたデバイス領域４と該デバイス領域４を囲繞する外周余剰領域５とが表面に形成されたウェーハ１の裏面を研削し、デバイス領域４に対応する裏面領域を凹状に研削すると共に外周余剰領域に対応する裏面領域にリング状の補強部を形成する。ウェーハ１表面に、外周余剰領域５に対応した領域にのみ粘着剤６ａを有する保護テープ６を貼着する保護テープ貼着工程と、ウェーハ１のデバイス領域４に対応する裏面領域を研削する凹状加工工程と、ウェーハ１に該ウェーハ１の温度が上昇する処理を行う付加工程と、補強部１ｂを除去する補強部除去工程と、補強部１ｂを除去したウェーハ１をダイシングテープに貼着し、保護テープを剥離する保護テープ剥離工程とを備えた。
【選択図】図４

Description

本発明は、ウェーハの裏面にプラズマエッチングや金属膜を付与する付加工程を備えたウェーハの加工方法に係り、特に、付加工程でウェーハの温度が上昇することに起因する不都合の発生を防止する技術に関する。

パワートランジスタやＩＧＢＴ（インシュレーテッド・ゲート・バイポーラ・トランジスタ）などの電流を制御するためのディスクリートデバイス（個別半導体）は、その電気的特性を向上させるためにデバイスチップそのものの薄化が進められている。またデバイスチップの裏面に電極を取るための金属膜を付与する工程や、裏面に金属イオンを打ち込むイオン注入工程なども不可欠になっている。

さらに、近年では、例えば特許文献１に記載されているように、ウェーハの表面にデバイス領域とこれを取り囲む外周余剰領域とを設け、ウェーハの裏面のデバイス領域に対応する部分のみを研削して凹状に形成することが行われている。このようなウェーハでは、外周余剰領域に肉厚な補強部が形成され、ハンドリングや加工時のウェーハの破損が防止される。このようなウェーハでは、裏面の凹部に研削による機械的なダメージ層が残余しているため、プラズマエッチングによりダメージ層を除去することが行われている。

特開２００５−１２３４２５号公報

上記した金属膜付与工程、イオン注入工程およびエッチング工程は、いずれもウェーハの温度上昇を伴うものであり、そのような付加工程は、ウェーハの表面に保護テープを貼着したまま行われるのが一般的である。このため、ウェーハの温度上昇により、保護テープの粘着剤が溶融固化し、デバイス領域に残余してしまうという問題があった。また、付加工程の前に保護テープを剥離することも考えられるが、保護テープを剥離する際に凹部が保護テープとともに剥離して損傷することもあった。
したがって、本発明は、保護テープの粘着剤がデバイス領域に溶融固化するといった不都合が生じることのないウェーハの加工方法を提供することを目的としている。

本発明は、複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの裏面を研削し、デバイス領域に対応する裏面領域を凹状に研削すると共に外周余剰領域に対応する裏面領域にリング状の補強部を形成するウェーハの加工方法であって、ウェーハ表面に、外周余剰領域に対応した領域にのみ粘着剤を有する保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、ウェーハのデバイス領域に対応する裏面領域を研削する凹状加工工程と、ウェーハに該ウェーハの温度が上昇する処理を行う付加工程と、補強部を除去する補強部除去工程と、補強部を除去したウェーハをダイシングテープに貼着し、保護テープを剥離する保護テープ剥離工程とを備えたことを特徴としている。

本発明では、剥離テープを貼着したまま付加工程を行い、次いで、補強部除去工程を行うことができる。この場合、ウェーハのデバイス領域に対応する部分に粘着剤を有しない保護テープを貼着するので、貼ったまま付加工程を施しても粘着剤がデバイス領域に熱で溶融固化することがない。なお、「補強部除去」とは、補強部を完全に除去する対応のみならず、補強部厚さをデバイス領域の厚さとほぼ同等かそれ以下にする態様も含む。

また、本発明では、保護テープを剥離してから付加工程を行い、付加工程の後にウェーハ表面に保護テープを貼着し、次いで、補強部除去工程を行うことができる。この場合、デバイス領域には剥離応力がかからないためデバイス領域を損傷することがない。

ここで、付加工程は、ウェーハ裏面をプラズマエッチングするエッチング工程、ウェーハ裏面に金属膜を付与する金属膜付与工程、あるいはウェーハ裏面に金属イオンを打ち込むイオン注入工程などがあるが、本発明ではそれらに限定されることはない。

本発明では、保護テープの粘着剤がデバイス領域に溶融固化したり保護テープをウェーハから剥離する際にデバイス領域が損傷を受けるといった不都合が生じることがないので、ウェーハの加工を円滑に行うことができるとともに、不良品の発生を低減して生産コストを低減することができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態の半導体ウェーハの加工方法を説明する。
［１］半導体ウェーハ
図１の符号１は、半導体ウェーハ（以下ウェーハと略称）を示している。このウェーハ１はシリコンウェーハ等であって、厚さは例えば６００〜７００μｍ程度のものである。ウェーハ１の表面には、格子状の分割予定ライン２によって複数の矩形状の半導体チップ（デバイス）３が区画されている。これら半導体チップ（デバイス）３の表面には、トランジスタ等の図示せぬディスクリートデバイスが形成されている。複数の半導体チップ３は、ウェーハ１と同心の概ね円形状のデバイス領域４に形成されており、このデバイス領域４の周囲に、製品となる半導体チップ３が形成されない環状の外周余剰領域５が存在している。

以下に、図１に示すウェーハ１から複数の半導体チップに個片化する加工方法を工程順に説明していく。
［２］凹状加工工程
まず、図１に示すようにウェーハ１の表面に、電子回路を保護する目的で保護テープ６を貼り付ける。保護テープ６には、例えば、厚さ７０〜２００μｍ程度のポリオレフィン等の基材が用いられ、その片面のウェーハ１の外周余剰領域に対応する部分にのみ厚さ５〜２０μｍ程度のアクリル系等の粘着剤６ａが塗布されている。

続いて、図２および図３に示す研削装置１０により、ウェーハ１の裏面におけるデバイス領域４に対応する領域を研削して、その部分を必要な厚さ（例えば２００〜１００μｍ程度、あるいは５０μｍ程度）まで薄化するとともに、ウェーハ１の裏面に凹部１ａを形成する。研削装置１０は、回転駆動する真空チャック式のチャックテーブル１１と、研削ユニット１２とを備えている。チャックテーブル１１はウェーハ１よりも大きな円盤状であり、水平に設定される上面にウェーハ１が載置される。ウェーハ１は空気吸引によってその上面に吸着、保持される。チャックテーブル１１は、中心を軸として図示せぬ駆動機構により回転させられる。

研削ユニット１２は、円筒状のスピンドルハウジング１３内に組み込まれたスピンドル１４がモータ１５によって回転駆動させられると、スピンドル１４の先端にフランジ１６を介して固定されたカップホイール１７が回転し、カップホイール１７の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石１８が、ワークを研削するものである。砥石１８の円形の研削軌跡の外径は、ウェーハ１のデバイス領域４の半径にほぼ等しい。チャックテーブル１１と研削ユニット１２とは、チャックテーブル１１に対して研削ユニット１２がオフセットされている。詳しくは、図３に示すように、環状に配列された多数の砥石１８のうちの最もチャックテーブル１１の内側に位置する砥石１８の刃先の刃厚（径方向長さ）のほぼ中央部分が、チャックテーブル１１の中心を通る鉛直線Ｌ上に位置するように、相対位置が設定されている。

研削装置１０によってウェーハ１の裏面に上記凹部１ａを形成するには、まず、真空運転されているチャックテーブル１１の上面に、裏面を上に向けて露出させたウェーハ１を概ね、同心状に載置して保護テープ６を密着させる。このようにしてチャックテーブル１１上にウェーハ１を保持したら、カップホイール１７を高速回転させるとともに研削ユニット１２を下降させ、露出するウェーハ１の裏面に全ての砥石セグメント１８を押し付けながら、チャックテーブル１１を回転させる。これによって、ウェーハ１の裏面のデバイス領域４に対応する領域が研削され、薄化される。研削箇所の全面が所定の厚さまで均一に研削されたら、研削ユニット１２を上昇させるとともに、チャックテーブル１１の回転を停止させる。ウェーハ１の裏面には、この研削によって図４に示すようにデバイス領域４に対応する領域に凹部１ａが形成されると同時に、外周余剰領域５に対応する部分に、元の厚さが残って裏面側に突出する補強部１ｂが形成された断面凹状に加工される。

［３］付加工程
凹部１ａを形成したウェーハ１の裏面には、研削による機械的なダメージ層が残余しているためウェーハ１の強度が低下している。これを回復するため、プラズマエッチングなどの化学的処理によってダメージ層に相当する部分を除去する。プラズマエッチングの場合はＳＦ６などのフッ素系ガスを真空下でプラズマ化することでシリコンを除去することができるが、この工程も一般的にウェーハ１を昇温させる工程となっている。その後、裏面に必要な金属膜、例えば金などをスパッタリングや蒸着といった一般的に良く知られる方法によって被覆する。また、半導体チップの仕様に応じて金属イオンを打ち込むイオン注入などの工程も合わせて実施する。

これらの付加工程は、プロセス温度が数百℃まで上昇する加熱工程であり、保護テープ６がこれに耐えうる場合には保護テープ６をウェーハ１の表面に貼着したまま付加工程を実施してもよい。また、もし保護テープ６が充分な耐熱性を具備していない場合は、保護テープ６を剥離してから付加工程を実施してもよい。いずれにしても、保護テープ６には外周余剰領域５に対応する部分にしか粘着剤６ａが配設されていないため、仮に加熱工程にてウェーハ１に過度な熱が加わったとしても、デバイス領域４に粘着剤６ａが溶融固化するような事態は生じない。

付加工程の後に、各デバイスが電気的特性に問題ないことを確認するためのテスト工程を実施してもよい。その場合は、保護テープ６を剥離してから表面のデバイスの電極パッドに触針するなどして実施することになる。この場合でも保護テープ６の粘着剤６ａは最初からデバイス領域４には存在しないため、粘着剤６ａ残りによる電極パッドへの接触不良などの問題も生じることはない。なお、保護テープ６を剥離した場合には、付加工程またはテスト工程の後に保護テープ６をウェーハ１に貼着する。

［４］補強部除去工程
図５〜１２を参照して、ウェーハ１の外周余剰領域５の補強部１ｂを除去するための処理を行う補強部除去装置を説明する。
図５は補強部除去装置１０の斜視図、図６は平面図である。処理装置１０は基台１１を有し、この基台１１上のＹ方向手前側（図６において下側）には、Ｘ方向右側から左側にわたってウェーハ供給部１００、ダイシングテープ貼着部２００、ダイシングテープ搬送部４００がこの順に配設され、また、ダイシングテープ貼着部３００のＹ方向奥側（図６において上側）には、ウェーハ研削部３００が配設されている。ウェーハ１は、ウェーハ供給部１００から一旦ダイシングテープ貼着部２００に移された後にウェーハ研削部３００に送られ、このウェーハ研削部３００で外周余剰領域５の少なくとも補強部１ｂが研削されてからダイシングテープ貼着部２００に戻され、このダイシングテープ貼着部２００で、ダイシングテープ搬送部４００から送られてくるダイシングテープがウェーハ１に貼着される。以下、これら各部を説明していく。

（ａ）ウェーハ供給部
ウェーハ供給部１００は、基台１１上のＹ方向手前側に設置されたウェーハキャリア１０１と、このウェーハキャリア１０１からＹ方向奥側に向かって延びる一対の搬送ベルト１０２と、搬送ベルト１０２間の下流端部（図６で上端部）に設けられたストッパ１１１と、ウェーハ１をピックアップしてダイシングテープ貼着部２００に搬送するウェーハハンド１２０と、このウェーハハンド１２０をＸ・Ｚ方向に移動させるウェーハハンド駆動機構１４０とを備えている。

ウェーハキャリア１０１は、複数のウェーハ１を、裏面側が上に向いた水平な状態に積層して収容するもので、内蔵するエレベータ機構によって収容したウェーハ１を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有している。そのエレベータ機構で最下段に移動させられたウェーハ１は、搬送ベルト１０２上に載り、搬送ベルト１０２によってストッパ１１１に当たるまで搬送される。

ウェーハハンド１２０は、図７および図８に示すように、円盤状のベース１２１と、このベース１２１に設けられた複数のハンドピック１２２と、ベース１２１の上方に配された円盤状のギヤプレート１２３と、このギヤプレート１２３の中心に固定された上方に延びるハンドシャフト１２４とを備えている。ベース１２１の外周部には、Ｚ方向（鉛直方向）に延びる複数（この場合４つ）のピックシャフト１２５が、等間隔をおいて、回転自在、かつ軸方向には移動不能な状態に貫通して装着されている。これらピックシャフト１２５のベース１２１から下方へ突出した端部には、下方に向かうにつれて広がる比較的平たい円錐状の上記ハンドピック１２２が取り付けられている。

一方、ピックシャフト１２５のベース１２１から上方に突出した端部にはギヤ部１２５ａが形成されており、これらピックシャフト１２５のギヤ部１２５ａに、ギヤプレート１２３の外周面に形成されたギヤ部１２３ａが噛み合っている。ギヤプレート１２３およびピックシャフト１２５は、ハンドシャフト１２４と同心状に配され、ハンドシャフト１２４とともにギヤプレート１２３が一方向に回転すると、ギヤ部１２３ａ，１２５ａを介してその回転が各ピックシャフト１２５に伝わり、ハンドピック１２２が連動して回転するようになっている。

各ハンドピック１２２は平面視が涙滴形状であり、ある回転角度において鋭角状の先端部１２２ａが全てハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうように、ピックシャフト１２５に取り付けられている。このように全てのピックシャフト１２５の先端部１２２ａがハンドシャフト１２４の回転軸線に向かうと、図８（ｃ）に示すように各ハンドピック１２２の先端部１２２ａ上にウェーハ１を受けることができるようになっている。そして、このピックアップ位置から、図８（ｂ）に示すようにハンドピック１２２が約１８０°回転すると、ハンドピック１２２ではウェーハ１を受けることができず、ウェーハ１は各ハンドピック１２２の内側を通過することが可能となっている。

図５および図６に示すように、ウェーハハンド１２０のハンドシャフト１２４は、ウェーハハンド駆動機構１４０のＺ軸駆動機構１７０に、回転自在かつ昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構１７０内には、ハンドシャフト１２４を回転／昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。ウェーハハンド駆動機構１４０は、上記ストッパ１１１のやや手前側の位置において搬送ベルト１０２上をＸ方向に横断して設けられたＸ軸駆動機構１６０と、このＸ軸駆動機構１６０にベースブロック１７１を介して係合された上記Ｚ軸駆動機構１７０とから構成されている。Ｘ軸駆動機構１６０はねじロッド式の駆動機構であって基台１１に立設された支柱１６１の上端に固定されており、Ｚ軸駆動機構１７０をＸ方向に移動させるように作動する。ウェーハハンド１２０は、これらＸ軸およびＺ軸の各駆動機構によってＸ・Ｚ方向に移動し、搬送ベルト１０２で搬送されてストッパ１１１で停止させられたウェーハ１を取り上げて、ウェーハ１をダイシングテープ貼着部２００に移すように作動する。

（ｂ）ダイシングテープ貼着部
搬送ベルト１０２で搬送されストッパ１１１で停止させられたウェーハ１の、図６でＹ方向に向かって左隣りに相当する位置が、ウェーハ着脱位置として設定されている。ダイシングテープ貼着部２００は、その着脱位置に配される円盤状のチャックテーブル２０１と、ウェーハ着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に横断するように移動することにより図９に示すダイシングテープ３１をウェーハ１の裏面に押し付けて貼着する押し付けローラ２１０と、この押し付けローラ２１０をＹ・Ｚ方向に移動させるローラ駆動機構２２０とを備えている。

チャックテーブル２０１は周知の真空チャック式であって、中心を回転軸として図示せぬ回転駆動機構により回転駆動されるもので、水平な上面に載置されたウェーハ１を真空作用で吸着、保持するとともに、回転させる。このチャックテーブル２０１は、Ｙ方向に往復移動するように駆動されるテーブルベース２０２に回転可能に支持されている。テーブルベース２０２の移動方向の両端部には、自身の移動路を塞いで研削屑等が侵入することを防ぐための蛇腹状のカバー２０３が伸縮自在に設けられている。

チャックテーブル２０１は、テーブルベース２０２のＹ方向への移動によって、上記ウェーハ着脱位置と、ウェーハ研削部３００での補強部１ｂが研削、除去されるウェーハ研削位置との間を往復移動させられる。上記ストッパ１１１で停止させられたウェーハ１は、上記ウェーハハンド１２０によって、着脱位置にあるチャックテーブル２０１上に載置される。

押し付けローラ２１０は、適度な弾性を有するゴム等の弾性体で表面が構成されたもので、ローラフレーム２１１が備えたＸ方向の回転軸に回転自在に支持されている。ローラフレーム２１１は、Ｚ方向に延びるシャフト２１２を介して、ローラ駆動機構２２０のＺ軸駆動機構２７０に昇降自在に支持されている。Ｚ軸駆動機構２７０内には、シャフト２１２とともに押し付けローラ２１０を昇降駆動する駆動機構が内蔵されている。

ローラ駆動機構２２０は、基台１１に立設された支柱２５１に片持ち状に支持されて着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に横断して設けられたＹ軸駆動機構２５０と、このＹ軸駆動機構２５０に係合して設けられたＺ方向に延びる上記Ｚ軸駆動機構２７０とを備えている。Ｙ軸駆動機構２５０はねじロッド式の駆動機構であって、Ｚ軸駆動機構２７０をＹ方向に移動させるように作動する。押し付けローラ２１０は、Ｙ軸駆動機構２５０によって、着脱位置にあるチャックテーブル２０１上をＹ方向に往復移動し、また、Ｚ軸駆動機構２７０によって昇降させられる。

（ｃ）ウェーハ研削部
ウェーハ研削部３００は、着脱位置にあるチャックテーブル２０１がテーブルベース２０２によってＹ方向奥側に移動させられた先の基台１１上に立設されたコラム３０１と、このコラム３０１の手前側の側面に装着された研削ユニット３１０とから構成されている。研削ユニット３１０は、コラム３０１の側面に、スライドプレート３０２およびガイドレール３０３を介してＺ方向に昇降自在に取り付けられており、昇降駆動機構３０４によって昇降させられる。

研削ユニット３１０は、図１０および図１１に示すように、軸心がＺ方向と平行な状態にスライドプレートに固定された円筒状のスピンドルハウジング３１１と、このスピンドルハウジング３１１内に同軸状に組み込まれて、一端部がスピンドルハウジング３１１の下端部から突出し、モータ３１２によって回転駆動させられるスピンドル３１３と、このスピンドル３１３の突出端部にフランジ３１４を介して固定されたカップホイール３１５と、このカップホイール３１５の下面の外周部に全周にわたって環状に配列されて固定された多数の砥石３１６とから構成されている。カップホイール３１５の回転駆動軸であるスピンドル３１１は、Ｚ方向に延びていてチャックテーブル２０１の回転軸心と平行である。この研削ユニット３１０は、昇降駆動機構３０４によって徐々に下降して砥石３１６をワークに押圧させることにより、そのワークを研削する。この場合の砥石３１６の円形の研削軌跡の外径は、ワークである上記ウェーハ１の直径にほぼ等しい寸法とされている。

図６に示すように、研削ユニット３１０のＸ方向の位置は、スピンドル３１３の回転軸心とチャックテーブル２０１の回転軸心とを結ぶ線がＹ方向と平行になるように設定されており、またＹ方向の位置は、研削位置にあるチャックテーブル２０１よりも奥側（コラム３０１側）に偏心してオフセットされている。カップホイール３１５には、下方のワークの加工点に冷却や潤滑あるいは研削屑の排出のための研削水を供給する研削水供給口が設けられ、研削ユニット３１０には、その研削水供給口に研削水を供給する給水ラインが備えられている（いずれも図示略）。

カップホイール３１５に固定される砥石３１６は、レジノイドやビトリファイドをボンド材とする砥粒径が５μｍ以下の砥石など、ウェーハ１の研削面をファイン仕上げ可能な粗さのものが好適に用いられる。これは、例えば♯３２０や♯６００といった比較的粗い砥石で研削すると研削面に形成される深いダメージによって撓みが生じ、その後の工程でその撓みがきっかけとなって損傷するなどの問題を招くためである。しかしながら、補強部１ｂの裏面にも金属膜が形成されている場合には、初期研削として♯３２０程度の粗めの砥石で金属膜を研削、除去してから、次に♯２０００〜＃８０００程度のファインメッシュ砥石で仕上げ研削する手法が好ましく採用される。その場合のファインメッシュ砥石の回転数は２０００〜５０００ｒｐｍ程度で、毎秒０．１〜０．５μｍの速度での研削が行われる。

ダイシングテープ貼着部２００とウェーハ研削部３００との境界部分には、チャックテーブル２０１上のウェーハ１に洗浄水を噴射する洗浄水シャワーノズル（洗浄手段）３２０と、洗浄水を被ったウェーハ１に高圧エアーを噴射して水分を除去するエアーノズル３２１（洗浄手段）とが並んで配設されている。これらノズル３２０，３２１は、Ｘ方向に延びる長尺な管状ノズルで、下向きの噴射口が長手方向に多数点在する構成であり、ウェーハ研削部３００側に洗浄水シャワーノズル３２０、ダイシングテープ貼着部２００側にエアーノズル３２１が配され、基台１１に立設された図示せぬ支柱を介してテーブルベース２０２の移動路上を横断するように設けられている。

（ｄ）ダイシングテープ搬送部
ダイシングテープ搬送部４００は、図９に示すダイシングテープ３１を上記ダイシングテープ貼着部２００に搬送する機能を有する。ダイシングテープ３１は、例えば、厚さ１００μｍ程度のポリ塩化ビニルを基材とし、その片面に厚さ５μｍ程度でアクリル樹脂系の粘着剤が塗布されたものが用いられる。ダイシングテープ３１の粘着面には、ウェーハ１の直径よりも大きな内径を有する環状のダイシングフレーム３２が貼り付けられる。ダイシングフレーム３２は剛性を有する金属板等からなるもので、ウェーハ１はダイシングテープ３１に貼着され、ダイシングフレーム３２を保持することによって運搬等の取扱いがなされる。

ダイシングテープ搬送部４００は、基台１１上のＹ方向手前側に設置されたカセット４０５と、このカセット４０５のＹ方向奥側に配されて、カセット４０５内から１枚のダイシングテープ付きダイシングフレーム３２を引き出す引き出しクランプ４１０と、この引き出しクランプ４１０で把持したダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部２００のウェーハ着脱位置に搬送する搬送クランプ部４２０と、この搬送クランプ部４２０をＸ・Ｚ方向に移動させるクランプ駆動機構４３０とを備えている。

カセット４０５内には、ダイシングテープ付きの複数のダイシングフレーム３２が、ダイシングテープ３１の粘着面を下に向けた水平な状態で積層して収容される。クランプ駆動機構４３０は、上記ウェーハ供給部１００のＸ軸駆動機構１６０と同一構成のＸ軸駆動機構４６０と、Ｚ軸駆動シリンダ４７０とを備えている。カセット４０５は、上記ウェーハキャリア１０１と同様に、内蔵するエレベータ機構によってダイシングフレーム３２を１段ずつ上下方向に移動させる機能を有しており、所定の引き出し位置まで移動したダイシングフレーム３２が、引き出しクランプ４１０によってカセット４０５から引き出されるようになっている。

引き出しクランプ４１０は、カセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持するもので、基台１１の上面に形成されたＹ方向に延びる溝４１１内に、この溝４１１に沿って移動自在に設けられており、図示せぬ駆動機構によってカセット４０５からＸ軸駆動機構４６０の間を往復移動するようになされている。カセット４０５内のダイシングフレーム３２を把持した引き出しクランプ４１０はＹ方向奥側に移動してダイシングフレーム３２をカセット４０５内から待機位置まで引き出す。その待機位置は、ウェーハ供給部１００でのストッパ１１１で停止させられたウェーハ１の停止位置、ダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１の着脱位置を結ぶＸ方向の延長上にある。つまり、ウェーハ供給部１００のウェーハ１の停止位置、ダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１の着脱位置、ダイシングテープ搬送部４００のダイシングフレーム３２の待機位置は、Ｘ方向に並んでいる。

Ｘ軸駆動機構４６０は、基台１１上に立設された支柱４６１に、溝４１１の奥側部分の上方をＸ方向に横断するよう片持ち状に支持されており、このＸ軸駆動機構４６０に、該Ｘ軸駆動機構４６０によってＸ方向に移動させられるＺ方向に延びるＺ軸駆動機構４７０が、ベースプレート４７１を介して係合されている。Ｚ軸駆動シリンダ４７０は、下方に対して伸縮するピストン４７３を有している（図１２参照）。搬送クランプ部４２０は、一端部がＺ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３の下端に固定され、ダイシングテープ貼着部２００方向に向かってＸ方向に延びるステー４２１と、このステー４２１のカセット４０５側の面に、Ｘ方向に所定間隔をあけて設けられた一対の搬送クランプ４２２とから構成されている。搬送クランプ４２２も、引き出しクランプ４１０と同様にダイシングフレーム３２を把持する機能を有している。搬送クランプ部４２０は、Ｘ軸駆動機構４６０によってＺ軸駆動シリンダ４７０とともにＸ方向に移動させられ、また、Ｚ軸駆動シリンダ４７０のピストン４７３によって上下方向（Ｚ方向）に移動させられる。

次に、上記構成の補強部除去装置１０の動作例を説明する。
ウェーハ供給部１００のウェーハキャリア１０１から、搬送ベルト１０２によって１枚のウェーハ１が引き出される。そのウェーハ１は、凹部４ａ側、すなわち裏面側が上を向いている。ウェーハ１が搬送ベルト１０２によってストッパ１１１に当たる停止位置まで搬送されたら、搬送ベルト１０２が停止する。次いで、ウェーハ１がウェーハハンド１２０でピックアップされる。

図８（ａ）に示すように、ウェーハハンド１２０は、ハンドピック１２２が先端部１２２ａを外向きにされた状態で、ウェーハハンド駆動機構１４０によってウェーハ１の直上に移動し、さらに図８（ｂ）に示すようにＺ軸駆動機構１７０によってハンドピック１２２の下面がウェーハ１の下面よりも下に位置するまで下降する。次いで、ハンドシャフト１２４が回転することによってギヤプレート１２３が回転し、これに連動して各ピックシャフト１２５とともにハンドピック１２２が約１８０°回転し、図８（ｃ）に示すようにハンドピック１２２の先端部１２２ａがウェーハ１の下面に入り込む。この状態を保持して、図８（ｄ）に示すようにウェーハハンド１２０を上昇させウェーハ１を持ち上げる。ウェーハ１は、表面の補強部１ｂに対応する外周部がハンドピック１２２で受けられるので、ウェーハ１には余計な応力がかかることなく搬送することができる。

次に、ウェーハハンド１２０がウェーハハンド駆動機構１４０のＸ軸駆動機構１６０によってダイシングテープ貼着部２００側に搬送され、さらにＺ軸駆動機構１７０によって下降させられることにより、予め着脱位置に移動させられ、かつ真空運転されていたダイシングテープ貼着部２００のチャックテーブル２０１上に、ウェーハ１が載置される。ウェーハ１はチャックテーブル２０１上に吸着、保持され、ウェーハハンド１２０は上方に退避し、次のウェーハ１を搬送するためにウェーハキャリア１０１の前まで戻る。ウェーハ１は、チャックテーブル２０１の回転中心と同心状に載置されることが望ましい。

次に、ウェーハ１を保持したチャックテーブル２１０を、テーブルベース２０２をＹ方向奥側に移動させることによって研削位置に配置する。そして、図６に示すように、ウェーハ１をチャックテーブル２０１ごと回転させ、研削ユニット３１０のカップホイール３１５を高速回転させながら砥石３１６を補強部１ｂの上面に押圧し、この砥石３１６により少なくとも補強部１ｂを削り取って除去する。この場合、回転する砥石３１６の回転軌跡の最外周縁を、半導体ウェーハ１のデバイス領域４と補強部１ｂとの境界に一致させ、補強部１ｂのみを除去する。また、必要に応じてテーブルベース２０２をＹ方向に往復移動させ、砥石３１６がＹ方向に相対的に揺動するように動かし、補強部１ｂを研削する。なお、少なくとも補強部１ｂを除去できればよいものであるが、さらに補強部１ｂをデバイス領域４よりも薄くなるまで研削、除去してもよい。

このようにして補強部１ｂを加工したら、研削ユニット３１０の運転を停止して上方に退避させ、次いで、テーブルベース２０２をＹ方向手前側に移動させてウェーハ１を着脱位置に配置させる。その移動の途中においては、洗浄水シャワーノズル３２０からウェーハ１に洗浄水を噴射して研削屑等をウェーハ１から洗い流して洗浄し、次いでエアーノズル３２１から高圧エアーを噴射してウェーハ１に付着する水分を除去する。

ウェーハ研削部３００でウェーハ１の補強部１ｂが加工され、次いでそのウェーハ１がダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に搬送される間に、ダイシングテープ搬送部４００では、ダイシングテープ３１が装着された１枚のダイシングフレーム３２をカセット４０５から引き出し、そのダイシングフレーム３２をダイシングテープ貼着部２００に搬送する動作が行われる。

その動作は、まず、引き出しクランプ４１０がカセット４０５内の１枚のダイシングフレーム３２を把持し、次いでＹ方向奥側に移動してダイシングフレーム３２を待機位置まで引き出す。次に、搬送クランプ部４２０を、待機位置にあるダイシングフレーム３２のＹ方向奥側の近傍に配し、ピストン４７３を下降させ、搬送クランプ４２２によってダイシングフレーム３２を把持するとともに、引き出しクランプ４１０による把持を解除して、ダイシングフレーム３２を搬送クランプ４２２に受け渡す。続いてピストン４７３を上昇させてダイシングフレーム３２を持ち上げ、搬送クランプ部４２０をダイシングテープ貼着部２００の着脱位置に移動させて、搬送クランプ４２２で把持したダイシングフレーム３２に装着されたダイシングテープ３１を、ダイシングテープ貼着部２００に配置されたウェーハ１（このウェーハは既に補強部１ｂが加工されている）の直上に移動させる。ダイシングテープ３１は、ウェーハ１の上に数ｍｍ程度の間隔に近付けて配置されることが望ましい。

次に、押し付けローラ２１０によってダイシングテープ３１をウェーハ１の裏面に貼り付ける。押し付けローラ２１０は、図１２に示すように予めＹ軸駆動機構２５０のＹ方向手前側で待機しており、まず、Ｙ軸駆動機構２５０によってダイシングテープ３１上に移動する。そして、押し付けローラ２１０は図１２（ａ）に示すようにＺ軸駆動機構２７０によってダイシングテープ３１の表面に当たるまで下降してから、さらに下降して、ダイシングテープ３１の端部をウェーハ１の裏面に押圧する。続いて図１２（ｂ）〜（ｃ）に示すように、押し付けローラ２１０は、ダイシングテープ３１を押圧しながら搬送クランプ４２２方向に向かって転動する。これによってダイシングテープ３１はウェーハ１の裏面に押し付けられ、貼着される。このように押し付けローラ２１０によってウェーハ１の裏面にダイシングテープ３１を一端側から他端側に向かって押し付けていくことにより、ウェーハ１とダイシングテープ３１との間に空気が入ることなく、ダイシングテープ３１を貼着することができる。

ダイシングテープ３１０の貼着が完了したら、チャックテーブル２０１の真空運転を停止してチャックテーブル２０１上でのウェーハ１の吸着、保持の状態を解除する。続いて、ダイシングテープ搬送部４００が上記と逆動作することにより、ウェーハ１は、貼着されたダイシングテープ３１およびダイシングフレーム３２ごと、カセット４０５内に収容される。なお、上記のような補強部除去装置１０以外に、切断ブレードを補強部１ｂとデバイス領域４の境界に切り込んで補強部１ｂを切除する方法や、厚めの切断ブレードを補強部１ｂの上面から切り込んで研削除去する方法も用いることができる。

［５］個片化工程
上記のようにして補強部１ｂが除去されたウェーハ１は、ダイシングテープ３１に貼着されたまま図１３に示すダイシング装置４０により分割予定ライン２に沿って切断され、複数の半導体チップ３に個片化される。以下、ダイシング装置４０について説明する

ダイシング装置４０は略直方体状の基台４１を有している。この基台４１の水平な上面には位置決め機構４２が設けられ、この位置決め機構４２の周囲には時計回りにカセット４３、ダイシング機構４４、洗浄ユニット４５が配置されている。さらに、位置決め機構４２の上方には、ウェーハ１の表面を撮影して、切断すべき分割予定ライン２を認識する画像認識カメラ４６が設置されている。カセット４３内には、上記のようにしてダイシングテープ３１にウェーハ１が貼り付けられた複数のダイシングフレーム３２が、ウェーハ１を上に配し、ウェーハ１の表面を上に向けた状態で積層して収容される。

カセット４３からは１枚のダイシングフレーム３２（ウェーハ１が貼着されたダイシングテープ３１が装着されている）が取り出され、そのダイシングフレーム３２は位置決め機構４２を経由してダイシング機構４４に移され、このダイシング機構４４によってウェーハ１が切断、分割され、複数の半導体に個片化される。カセット４３から位置決め機構４２に移されたウェーハ１は、位置決め機構４２が具備する一対のガイドバー４２ａに挟まれて定位置に保持され、そこで画像認識カメラ４６により表面が撮影されて分割予定ライン２の位置確認がなされる。この画像認識カメラ４６で撮影された画像データに基づき、ダイシング機構４４が制御されるようになっている。

ダイシング機構４４で個片化された複数の半導体パッケージ３Ａはダイシングテープ３１に貼り付いたままでウェーハ１の形態は保たれており、この後、ダイシングフレーム３２が位置決め機構４２を経由して洗浄ユニット４５に移され、この洗浄ユニット４５で、複数の半導体に分割された状態の樹脂モールドウェーハ９が洗浄される。洗浄されたウェーハ１はもう一度位置決め機構４２を経由してカセット４３に戻される。基台１１上には、このようにウェーハ１を移送する移送ロボットが設けられている（図示略）。

図１３に示すように、ダイシング機構４４は、矩形状のテーブルベース５１上に回転自在に設けられた円盤状のチャックテーブル５２と、このチャックテーブル５２の上方に、Ｘ方向に並列状態に配された２つの切削ユニット５５とを備えている。テーブルベース５１は、基台４１上に図示せぬガイドレールを介してＸ方向に移動自在に設けられ、図示せぬ往復駆動機構によって往復移動させられる。チャックテーブル５２は、上面が水平で、Ｚ方向（鉛直方向）を軸線として回転自在にテーブルベース５１上に支持されており、図示せぬ回転駆動機構によって時計方向または反時計方向に回転させられる。

チャックテーブル５２は周知の真空チャック式であり、ウェーハ１は、ダイシングテープ３１を介してチャックテーブル５２の上面に吸着、保持される。テーブルベース５１には、ダイシングフレーム３２を着脱自在に保持するクランプ５３が設けられている。また、テーブルベース５１の移動方向の両端部には、テーブルベース５１の移動路を塞いで塵埃等が侵入することを防ぐための蛇腹状のカバー５４が伸縮自在に設けられている。

切削ユニット５５は、軸方向がＹ方向と平行な状態に保持された円筒状のスピンドルハウジング５６と、このスピンドルハウジング５６内に設けられた図示せぬスピンドルに取り付けられた切削ブレード５７とを備えている。スピンドルハウジング５６はスピンドルを回転駆動させる駆動部を内蔵しており（図示略）、基台４１上に設けられた図示せぬフレームに、軸方向がＹ方向と平行な状態を保持したままで、Ｙ方向に往復移動し、かつＺ方向に上下動するように支持されている。そのフレームには、切削ユニット５５をそれらの方向に移動させる図示せぬ駆動機構が設けられている。スピンドルハウジング５６の切削ブレード５７が装着された側の端部には、ブレードカバー５８が取り付けられている。このブレードカバー５８には、切削時の潤滑、冷却、清浄化等のための切削水をウェーハ１の加工点に向けて供給する切削水ノズル５９Ａ，５９Ｂが取り付けられている。

上記構成のダイシング装置４０により、ウェーハ１を個片化するに際しては、まず、ウェーハ１表面の保護テープ６を剥離する。その際、保護テープ６に剥離テープを粘着させ、剥離テープを引っ張って保護テープ６をウェーハ１から剥離することができる。また、紫外線照射等によって保護テープ６の粘着力を低下させてから剥離することもできる。いずれにしても、粘着剤６ａがウェーハ１の外周余剰領域５（補強部１ｂ）にしか配設されていないため、剥離はいたって容易かつ安全で、ウェーハ１のデバイス領域４に剥離応力が加わることはないため安全に保護テープ６をウェーハ１の表面から剥離することが可能である。

上記ダイシング装置４０では、チャックテーブル５２上にダイシングテープ３１を介してウェーハ１が保持され、チャックテーブル５２を回転させて分割予定ライン２を切削ブレード５７に合わせてから、切削ブレード５７を下降させ、次いでテーブルベース５１をＸ方向に移動させることにより、切削ブレード５７が分割予定ライン２に切り込んでいき、１本の分割予定ライン２に沿ってウェーハ１が切断される。

ダイシング機構４４においては、２つの切削ユニット５５のＹ方向およびＺ方向の移動と、テーブルベース５１のＸ方向の移動が適宜に組み合わされて、全ての分割予定ライン２が切断される。切削ブレード５７の切り込み深さは、ウェーハ１を切断して、かつ、ダイシングテープ３１に適宜切り込む程度に設定される。この場合、切削ユニット５５が２つあることにより、例えばこれら切削ユニット５５の切削ブレード５７の軸方向（Ｙ方向）を分割予定ライン２の間隔分ずらして配置してウェーハ１を２つの切削ブレード５７にわたって移動させると、１回のＸ方向への移動で２本の分割予定ライン２を切断することができる。

上記実施形態のウェーハ加工方法では、保護テープ６の粘着剤６ａがデバイス領域４に溶融固化したり保護テープ６をウェーハ１から剥離する際にデバイス領域４が損傷を受けるといった不都合が生じることがないので、ウェーハ１の加工を円滑に行うことができるとともに、不良品の発生を低減して生産コストを向上させることができる。

本発明の一実施形態で半導体パッケージに製造されるウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）側面図である。 凹状加工工程で用いる研削装置の斜視図である。 同研削装置の側面図である。 裏面に凹部が形成されたウェーハの（ａ）斜視図、（ｂ）断面図である。 補強部除去装置を示す斜視図である。 同補強部除去装置の平面図である。 ウエーハ処理装置のウエーハ供給部が具備するウエーハハンドの平面図である。 ウエーハハンドの動作を（ａ）〜（ｄ）の順に示す側面図である。 ダイシングテープおよびダイシングフレームを示す斜視図である。 ウエーハ研削部の研削ユニットでウエーハの補強部を研削している状態を示す斜視図である。 図１０の側面図である。 押し付けローラでダイシングテープをウエーハ裏面に貼着する過程を（ａ）〜（ｃ）の順に示す側面図である。 ダイシング装置を示す斜視図である。

符号の説明

１…ウェーハ
１ａ…凹部
１ｂ…補強部
３…半導体チップ
４…デバイス領域
５…外周余剰領域
１０…研削装置
４０…ダイシング装置

Claims (4)

1. 複数のデバイスが形成されたデバイス領域と該デバイス領域を囲繞する外周余剰領域とが表面に形成されたウェーハの裏面を研削し、デバイス領域に対応する裏面領域を凹状に研削すると共に外周余剰領域に対応する裏面領域にリング状の補強部を形成するウェーハの加工方法であって、
   前記ウェーハ表面に、前記外周余剰領域に対応した領域にのみ粘着剤を有する保護テープを貼着する保護テープ貼着工程と、
   前記ウェーハのデバイス領域に対応する裏面領域を研削して前記デバイス領域よりも肉厚の補強部を形成する凹状加工工程と、
   前記ウェーハに該ウェーハの温度が上昇する処理を行う付加工程と、
   前記補強部を除去する補強部除去工程と、
   前記補強部を除去したウェーハをダイシングテープに貼着し、前記保護テープを剥離する保護テープ剥離工程と、
   を備えたことを特徴とするウェーハの加工方法。
2. 前記付加工程は、前記ウェーハ裏面をプラズマエッチングするエッチング工程、前記ウェーハ裏面に金属膜を付与する金属膜付与工程、および前記ウェーハ裏面に金属イオンを打ち込むイオン注入工程のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のウェーハの加工方法。
3. 前記保護テープを貼着したまま前記付加工程を行い、次いで、前記補強部除去工程を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のウェーハの加工方法。
4. 前記保護テープを剥離してから前記付加工程を行い、該付加工程の後に前記ウェーハ表面に前記外周余剰領域に対応した領域にのみ粘着剤を有する保護テープを貼着し、次いで、前記補強部除去工程を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のウェーハの加工方法。

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